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1700268720 我真的很遗憾，因为我实在很庆幸我们已经逃脱了中世纪教会那种狭隘心态，我也瞧不起现代的占星家，但是我不得不说：前一段那些义愤的“算老几？”说辞全是空话。咱们这颗不起眼的地球是生命出现过的唯一行星，没有什么不可能的，完全可能！我想指出的是：如果宇宙中只有一个行星出现过生命，那颗行星必然就是地球，用不着多说！因为我们正在这里讨论这个问题。要是生命起源的概率非常非常低，因此宇宙中只有一颗行星发生过，那么地球必然就是那颗行星。这么一来，我们就不能用地球上有生命的事实做出“生命必然也会在其他行星上出现”的结论。那是循环论证。我们必须先用一个独立的论证，证明生命在行星上出现的概率是高是低，然后再讨论宇宙中究竟有多少行星已出现了生命。
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1700268722 不过那可不是我们一开始想要探讨的问题。我们的问题是：关于地球上生命起源这档事，我们可以容许多大的运气？我说过，这个问题的答案要看生命在宇宙中起源过几次而定。宇宙某一特定类型的行星中，要是任选一个，生命会发生的概率有多大？暂不管概率大小，不妨先给这个数字取个名字，我们就叫它“自然发生概率”吧，简称SGP（spontaneous generation probability）。我们要计算的是：有复制能力的分子在一个典型行星大气层中的“自然发生概率”。要是我们手边有一本化学教科书，就可以坐下计算，或到实验室在模拟大气中放电，试试运气。假定我们竭尽所能，得到了一个小得可怜的估计值，就说10亿分之一吧。这个概率的确太小，简直等于奇迹，因此我们根本不能期望在实验室中重现这么一个极其幸运的事件。不过，为了方便讨论，我们也可以假定生命在宇宙中只出现过一次，于是我们的生命起源理论就必须有很大的运气成分，因为宇宙中生命可能发生的行星，数量何止万千。有人估计过，宇宙中有1万万万亿个行星（1020），即使以我们觉得毫无希望的SGP（10亿分之一）来计算，有生物生存的行星也该有1000亿颗。总之，在考虑特定的生命起源理论之前，我们得先决定我们容许多大的运气，以数字表示的话，我们容许的最大运气，就是N分之一，N代表宇宙中适合生物起源的行星数量。“适合”一词藏了不少东西没明白说出，但是我们可以为那份运气提出个上限，根据我们的论证就是1020分之一。
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1700268724 请想想这个数字的意义是什么。我们去找一位化学家，对他说：拿出教科书与电脑来；削尖铅笔、发动脑筋；在脑子里动员公式，并在实验室的烧瓶中灌入原始行星大气层（在生物出现之前）的成分—甲烷、氨（阿摩尼亚）、二氧化碳等气体；将它们混合加热；在烧瓶中的模拟大气里放电花，记得脑筋也需要智慧的火花点燃；显显你的化学家本事让咱们开开眼，算算一颗典型行星自然产生“生物分子”就是有复制能力的分子的概率。或者我们可以换个方式问，我们得等多久，行星上的随机化学事件（原子、分子因热扰动而发生的随机推撞）才会产生有复制能力的分子？
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1700268726 这个问题的答案，化学家也不知道。大部分现代化学家大概会说：以人类寿命的标准而言，我们必须等上很长一段时间，不过以宇宙时间来衡量的话，也许就不算长了。根据地球化石史，我们大约得等10亿年，因为地球大约在45亿年前形成，而最早的生物出现在35亿年前。但是“行星数量”论证的意旨是：即使化学家说我们得等待奇迹，或必须等亿万又亿万年—比宇宙的历史还长许久，我们仍然可以冷静地接受他的“判决”。宇宙中行星的数量搞不好比亿万又亿万还多。要是每颗行星的寿命至少与地球一样长，那我们就有亿万又亿万又亿万个“行星年”供生命发生。那就成了。瞧！我们以乘积将奇迹翻译成政治实务了。（译按：搜寻外层空间智慧生物，例如美国的SETI，需要经费，募款时必须说出道理来。否则公家、私人都不会赞助。）
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1700268728 这个论证中其实藏了一个假设。说真的，事实上不止一个，而是好几个，但是我想讨论的只是其中之一。那就是：一旦生命（就是复制子与累积选择）出现了，就一定会发展到闪耀智慧的阶段—有些生物拥有足够的智慧，能够思考自己的起源。不然，我们对生命起源的发生概率就得向下修正了。以精确一些的方式来表达，我们可以问：相对于任何一颗出现了生命的行星，就有多少颗行星没有生命呢？我们的理论容许的最大值是：以宇宙中适合生命发生的行星总数除以“生命演化出智慧的概率”。
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1700268730 “有足够的智慧，能够思考自己的起源”在我们的理论中居然是个变项，也许你会觉得奇怪。为了了解我的理由，请你考虑一下另一个假说选项。假定生命起源的发生概率并不低，但是后来的智慧演化，概率却低得不得了，非得天大的运气不可。假定智慧起源极难发生，因此宇宙中虽然生命已在许多颗行星上出现了，却只有一颗行星有智慧生物。那么，由于我们知道我们已经聪明得可以讨论这个问题，因此地球就是那颗行星。现在再假定生命起源，以及生命起源之后接着的智慧起源，都是非常不可能的事。那么任何一颗行星，就说是地球好了，不但出现生物，而且生物还演化出智慧的概率，就是两个很低的概率相乘的结果—一个更低的数字。
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1700268732 这就好像在说明我们在地球上怎么出现的理论中，可以预设一定“配额”的运气。这个分量有个上限，就是宇宙中合格行星的数量。既然我们有一定分量的运气配额，我们可以将它视为稀有商品，小心合计运用的方式。要是我们为了解释生命起源而几乎用光了配额，那么我们理论中的后续部分（大脑与智慧的累积演化）就没有多少运气可以利用了。要是生命起源没有用光运气配额，等到累积选择开始后，接着的生命演化就有一些运气可以利用了。要是我们想在智慧起源的理论中用尽运气配额，那么生命起源就没有多少运气成分了：我们必须想出一个理论，说明生命的发生几乎是个不可避免的结果。要是我们在建构理论的两阶段都没用光运气配额，我们可以将余额用来推测“生命出现在宇宙其他地方”。
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1700268734 我个人的感觉是：一旦累积选择妥善地上路了，以后的生物与智慧演化，相对而言，需要的运气就不多了。我觉得累积选择只要上路了，就有足够的力量，智慧演化就算不是无可避免的，至少非常可能接着发生。也就是说，只要我们愿意，可以将运气配额一股脑儿用在生命在行星上起源的理论上。因此，在建构生命起源的理论时，我们手上可以运用的概率，以1万万万亿分之一（或者任何我们相信的宇宙行星数量）为上限。这是我们的理论可以容许的最大运气。举例来说，假定我们想提议DNA与它以蛋白质为基础的复制机器完全是自然发生的，纯属巧合。这样的巧合要是发生的概率不小于1万万万亿分之一，我们就不必介意它的夸张模样。
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1700268736 这样的运气似乎太大了。有了这么大的运气，搞不好DNA或RNA都能自然形成。但是我们还需要累积选择，这么大的运气成就的事物可成不了气候。组成一个设计精良的身体，飞翔如燕子，游泳如海豚，或目光如鹰隼，可以单凭一股巧劲儿吗？—单步骤选择？那个运气的尺度，就不是以宇宙中的行星总数来衡量了，而是原子总数！总之，我们需要大量的累积选择才能解释生命。
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1700268738 但是，在我们的生命起源理论中，虽然我们可以容许很大的巧劲儿（发生概率1万万万亿分之一），我直觉地认为我们需要的巧劲儿不必那么大，一些就够了。生命在行星上出现，以我们的日常尺度来衡量，或者以化学实验室的标准来说，的确是件不大可能的事，不过它仍然有发生的可能，而且已经发生了，不止一次，而是很多次。我们可以将这个以行星数量为基础的统计论证视为绝招，不轻易动用。在本章结尾处，我会提出一个看来矛盾的论点：我们正在寻找的理论，在我们的主观判断里，搞不好的确看来不可能，甚至像个奇迹。（都是我们的主观判断搞的鬼。）不过，一开始就打定主意找不让人觉得“不可能”的理论，仍然是明智的。要是我们刚才提议的理论（“DNA与它以蛋白质为基础的复制机器完全是自然发生的，纯属巧合”）实在太不可能了，如果我们坚持的话，非得假定生命在宇宙中极为罕见不可，甚至可能只在地球上发生过，那么我们最好另外找个比较说得过去的理论。好了，我们还有什么点子吗？必须是个比较可能发生的事件，只要累积选择就能让它发生。大家都得天马行空，有的想了。
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1700268740 “天马行空”这词通常都带着贬义，但是这儿用不着。大家得记住：我们讨论的事件发生在一个不同的时空中，那在40亿年前，当时的世界与今日的截然不同。举个例子好了，当时的大气中绝对没有游离的氧分子。要是不“天马行空”，让我们怎么想？虽然当时的地球化学成分到现在已经变了，化学的定律却没变。定律还是定律，才是定律。现代化学家熟悉那些化学定律，因此可以做一些有根据的臆测；那些臆测必须合理，由化学定律严格把关。你不能大大咧咧地随便臆测，天马行空也得有个谱，从科幻小说中任意拣出个什么“超驱动力”、“时间弯曲”、“无限的不可能引擎”来搪塞可不成。关于生命起源，大多数臆测都违反化学定律，根本不必考虑，即使我们动用绝招（以行星数量为基础的统计论证），也救不回来。因此仔细地过滤臆测是个有建设性的知识操兵。不过你得是个化学家才成。
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1700268742 我是个生物学家，不是个化学家，我必须依赖化学家搞定他们本行的把戏。理论并不少，而不同的化学家有不同的最爱。我可以将这些理论摊在你的面前，一视同仁。要是我写的是给学生用的教科书，那会是个适当的做法。可是本书不是给学生用的教科书。本书的基本想法是：为了了解生命，或宇宙中任何东西，我们都不需要假定有个设计者存在。这里讨论的是：我们寻找的解答究竟是什么？回答问题得针锋相对，丝丝入扣，什么样的问题，就有什么样的答案。让我来解释。我想我最好举一个生命起源理论做例子，而不要罗列一堆理论，来说明我们怎样回答我们的基本问题—累积选择如何让生命起源这档事有个开头？
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1700268744 我该选哪个理论作为代表性的例子呢？大多数教科书青睐的一“族”理论都是从有机“太古浓汤”假设衍生出来的。地球上还没有生命的时候，原始大气层很可能与现在仍没有生命的行星一样。没有氧，氢、水、二氧化碳倒不少，可能还有一些氨、甲烷，以及其他的简单有机气体。化学家知道像这种没有氧的大气，是有机化合物自然发生的温床。他们在烧瓶中灌入气体，模拟地球早期大气的组成，再以电极在烧瓶中放电，模拟闪电，并用紫外线照射烧瓶中的气体。当年大气中还没有氧，更不会有臭氧层吸收紫外线，因此地面受到的紫外线辐射，比今天的强多了。这些实验的结果，令人很兴奋。在这些烧瓶中，有机分子自然形成了，有一些与那些通常只在生物体内发现的，属于同一类型。还没有DNA或RNA，但是有嘌呤、嘧啶—DNA与RNA的构成单位。也许有一天它们会出现。
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1700268746 我说过，我想讨论的是：为了适当地回答我们的问题，得找哪一类型的解答？但是，无论太古浓汤里出现了DNA（或RNA）没有，我都不想拿它当例子。反正我已经在《自私的基因》里（1976年初版，1989年新版）讨论过太古浓汤了。这次我要举一个不怎么流行的理论当例子，它最近已经开始有证据支持了，要是给它一个公平的机会，搞不好会脱颖而出呢。它很大胆，所以吸引人，而且任何解释生命起源的理论都必须拥有的特质，它都可以做范例。它就是“无机矿物质理论”，20世纪60年代由英国苏格兰格拉斯克大学的化学家卡林斯–史密斯（A. G. Carins-Smith，1931～　）发展出来的。卡林斯–史密斯写过三本书阐释这个理论，最近的一本是《生命起源的七个线索》（Seven Clues to the Origin of Life，1985），将生命起源当成一桩推理疑案，需要福尔摩斯之流的神探才能揭开谜底。
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1700268748 根据史密斯的看法，DNA/蛋白质机制大概出现得相当晚，也许30亿年前吧。到了那时候，累积选择已经不知进行了多少世代—那时的复制子不是DNA，而是非常不同的东西。DNA出现后，由于复制效率高，对自我繁衍的影响更大（即上一章所说的“力量”），于是先前孕育了DNA的复制系统，地位就被袭夺了，最后湮灭，与世相忘。根据这个看法，现代DNA复制机制后来居上，颠覆了先前较原始的基础复制子。这样的袭夺、颠覆大戏搞不好不只发生了一次，但是原先的复制过程必然非常简单，只要我所谓的“单步骤选择”就能出现了。
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1700268750 化学家将他们的研究领域划分成有机与无机两大分支。有机化学是研究一个特定元素的化学—碳（C）。无机化学研究其他的元素。碳元素非常重要，宜其独占化学一个分支，一方面生命的化学就是碳的化学，另一方面碳化学的性质不只适合生命，还适合工业生产，例如塑料工业的制程。碳原子的基本性质，适合做生命的基本建材与工业合成物，因为它们可以以键连接在一起，形成大分子，种类不计其数。硅元素（Si）也有一些这样的性质。虽然现在地球上的生物全是碳化学产品，可是在宇宙其他角落里演化出来的生物未必会以碳化学为基础，即使地球生物也不总是碳化学的产物。史密斯相信地球上最早的生命源自有复制能力的无机晶体，例如硅酸盐。果真如此，有机复制子以及最后的DNA必然是后来居上、取而代之的篡位者。
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1700268752 史密斯提出了几个论证，指出这个“取代”理论颇有可取之处。举例来说，石头构成的拱形结构，非常稳固，即使不用黏着剂（如灰浆、水泥），也能屹立多年。复杂的结构要演化出来，就像建一座石拱门，不但不准用灰浆，还一次只准放置一块石头。这个差事你要是想得天真一点儿，会觉得“门儿都没有”。一旦最后一块石头就位了，拱门就完成了，但是在建造的中间阶段，未完工的拱门一直都不稳固。不过，要是在建造时你不但可以加石头，还能拿掉石头，那就好办了。你可以一开始先垒一堆石头，然后以这堆石头为基础建一个拱门。等到拱门建好了，连拱门顶中间那块石头都安上了，所有石头就定位了，再小心将支撑的石头移开，大概只要一点点运气，拱门就站得住了。伦敦近郊的史前巨石阵（Stonehenge），乍看之下难以理解是怎么建造的，但是只要想到当年的建筑工人使用了某种支撑架构就能恍然大悟了，他们也许用的只是土堆成的斜坡，只是现在已经不在那儿了。我们看见的是最后的产品，而建造过程中使用的支撑架构，就必须推测了。同样的，DNA与蛋白质是一座拱门的两个支柱，拱门稳固又优雅，一旦所有建材同时就位了，就屹立不摇。要说这座拱门是以一步一脚印的方式建成的，实在很难想象，除非早先有过某种支架，只不过后来完全消失了。那个支架必然也是由先前的累积选择建构的，我们现在只能猜测那个过程是怎么回事。但是它必然是有力量的复制子干的好事。（译按：所谓“力量”指的是对自己前途的影响力，见上一章。）
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1700268754 卡林斯–史密斯的猜测是：最早的复制子是无机物的晶体，黏土与泥土中就有。所谓晶体，是大量原子或分子有秩序的固态组合。原子与小分子会自然地以固定而有秩序的方式结合起来，那是因为它们有些我们可以称之为“形状”的性质。它们会以特定的方式组合成晶体，就好像它们“想要”那么做似的，其实只因为它们的“形状”不容许其他的组合。它们“偏好”的组合方式决定了整个晶体的形状。另一方面，晶体内任一部分都与其他部分完全一样，甚至在钻石之类的大晶体中也是一样—只有出现“瑕疵”的地方例外。要是我们缩小到原子那么大，就可以在晶体内看见整齐的原子行列，行列不计其数，每行的原子也不计其数，一直绵延到天边；四面八方全是重复的几何形，令人叹为观止。
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1700268756 因为我们感兴趣的是复制，我们必须知道的第一件事就是：晶体可以复制自己的结构吗？晶体是许多层原子（或类似的玩意儿）构成的，而且层层相因。原子（或离子，暂不论它与原子的差别）在溶液中可以自由四处浮荡，不过要是碰巧遇上一个晶体，它们就会自然而然地嵌入晶体表面。食盐（氯化钠）的溶液中，钠离子与氯离子混杂在一起，略无章法，颇似混沌。食盐的晶体中，钠离子与氯离子紧密整齐地穿插排列，两者永远保持90度的夹角。溶液中浮游的离子一旦撞上一个晶体坚硬的表面，通常会嵌在那儿。它们嵌在那儿的方式，恰好能够在晶体表面形成一个新层，结构与原来的表面层完全一样。就这样，晶体一旦形成，就会成长，每一层都与原来那层一模一样。
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1700268758 有时晶体会在溶液中自发地形成。有时溶液中必须“撒种”才会出现晶体，尘粒可以当“种子”，在别处形成的晶粒也成。卡林斯–史密斯鼓励我们进行如下的实验。在一杯非常热的水中，溶入大量胶卷定影剂“海波”（学名为硫代硫酸钠）。然后让这杯溶液冷却，小心别让尘粒掉入。这时溶液已经“过饱和”了，随时都会有结晶析出，“只欠东风”—还没有促成这个过程的晶“种”。接着，我还是引用卡林斯–史密斯在《生命起源的七个线索》中的话吧：
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1700268760 小心揭开杯子的盖子，在溶液表面投下一粒海波结晶，然后注意以后发生的事，你一定会觉得惊讶的。你会看见你的晶粒在“长大”：它不断碎裂，碎片也会长大……不久你的杯子里就会都是晶体，有的长达几厘米。再过几分钟，结晶过程全都停止了。这杯魔液已经失去魔力了—不过，要是你想再表演一次，只要再加热一次，再让它冷却，重复上述过程就成了……过饱和的意思是：在溶液中溶入过多的溶质……过饱和溶液冷却后，简直就是“不知该做什么”。所以我们得告诉它：加入一粒海波结晶，这粒晶体就是海波结晶的范式，其中不知有多少单位已经排列组合成海波结晶特有的模式。这杯溶液必须被“下种”。
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1700268762 有些化学物质有几种不同的结晶模式。例如石墨与钻石都是纯碳的晶体。它们的组成原子完全一样。这两种物质唯一的差别，就是碳原子排列组合的几何模式不同。在钻石中，基本的晶体单位是碳原子组成的四面体，那是极为稳固的结构。因此钻石非常坚硬。在石墨中，碳原子组成六角形平面，层层叠起；由于层与层之间的键很微弱，所以层与层很容易相对滑动。难怪石墨摸起来滑手，可以做润滑剂。不幸得很，“种”出海波晶体的方法不能用来“种”钻石，不然你就发财了。但是再仔细一想，即使你能，也不会因此发财，因为任何笨蛋都能做的事，不可能让人发财。
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1700268764 现在假定我们有一杯过饱和溶液，溶质像海波一样，很容易从这样的溶液中析出，也像碳一样，有两种结晶的模式。一种也许与石墨多少有点类似，就是原子成层地组合，形成扁平的晶体；另一种形成钻石形的立体结晶。现在我们在这杯过饱和溶液中同时投入一小片扁晶、一小块钻石形晶粒。会发生什么事呢？我们可以发挥卡林斯–史密斯的文字来描述。注意以后发生的事，你一定会觉得惊讶的。你会看见你的两种晶体在“长大”：它们不断碎裂，碎片也会长大。扁平晶体种子产生了一大堆扁平晶体。块状晶种产生了一堆块状晶体。要是一种晶体成长、分裂得比另一种晶体快，我们观察到的就是个具体而微的“自然选择”了。但是这个过程仍然缺乏一个重要的元素，因此不能导致演化（变化）。那个元素就是遗传变异（或等价的玩意儿）。光两种结晶形态还不够，必须每一种都有一连串微小变异，每个变异都能世代相传，有时还会突变，形成新的变异形式。真实的晶体有相当于遗传突变的性质吗？
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1700268766 黏土、泥巴、岩石都是由微小的晶体构成的。在地球上它们的量十分巨大，而且可能一向如此。要是你用扫描电子显微镜观察某些黏土或其他矿物质的表面，你会为眼前的美景赞叹不已。晶体的模样多彩多姿，像成排的花或仙人掌行列，像玫瑰花瓣的花园，像多汁植物横切面那样的微小螺旋体，像丛生的管风琴风管，像复杂的多角形折纸作品，以及逶迤如蠕虫或挤出的牙膏。放大倍率提高后，有秩序的模式看来更令人惊艳。到了原子位置都能显示的倍率，晶体表面看来就像机器织出的人字呢一般，极其规律。但是—注意，这是要点—你可以看见瑕疵。在一大片极规律的人字花纹中，会有一小块脱序，或者是人字的夹角稍有不同，或者人字的两撇不对称等等。几乎所有自然形成的晶体都有瑕疵。瑕疵一旦出现了，要是新的晶层在瑕疵层之上形成了，通常会复制那个瑕疵。
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1700268768 晶体表面任何一个地方都可能出现瑕疵。要是你和我一样，常思考信息储存量的问题，你就可以想象在一个晶体表面可以创造出多少不同的瑕疵模式。那是个庞大的数量。上一章里我们想象过将《新约》文本编进一个细菌的DNA里，同样的计算几乎可以用来谈任何一个晶体。DNA比起一般的晶体，长处在：已有一套方法可以读取它的信息。现在暂不谈读取技术，我们很容易设计出一套编码系统，使晶体原子结构中的瑕疵对应于二元数字（以0与1写成的数字）。我们可以将《新约》文本编进一个与大头针“圆顶”一样大的矿物质晶体。以大一点的尺度来说，储存音乐的激光唱片就是以同样的原理制作的。音乐音符先由计算机转换成二元数字。然后以激光在光盘的光滑镜面上刻出微小的瑕疵模式。每个激光刻成的小坑对应于1（或0，约定俗成即可）。激光唱盘播放音乐，就是以激光束读取瑕疵模式，再由专门的计算机将二元数字转换成声波，经过扩大线路放大后我们就听见音乐了。
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